Questões de Concurso Sobre fundamentos e análise da cinemática de escoamentos em engenharia mecânica

O raio hidráulico num escoamento de líquido em condutos ou canais é a razão entre a área molhada e o perímetro molhado da seção transversal. Se o raio hidráulico, , então, o diâmetro hidráulico é igual a

Em estudos de escoamento de fluidos em dutos é freqüente o uso de um adimensional denominado Número de Reynolds que é dado por



sendo v, a velocidade do fluido, D, o diâmetro do duto, p, a massa específica do fluido e u,

O estudo de fenômenos na mecânica dos fluidos muitas vezes requer, além de modelos matemáticos e simulações, a realização de experimentos para compreensão precisa. No entanto, testes práticos podem ser impraticáveis financeiramente. Portanto, a análise dimensional em modelos é valiosa para superar essas limitações. Nesse contexto, analise as afirmativas abaixo e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).
( ) A semelhança dinâmica, também conhecida como semelhança das forças, só é garantida se houver semelhança geométrica e cinemática.
( ) A semelhança cinemática é garantida somente se a magnitude da velocidade do escoamento for à mesma no protótipo e no modelo.
( ) A semelhança geométrica é garantida se os corpos tiverem exatamente o mesmo formato e possuir um fator de escala entre suas dimensões.
( ) Para que haja semelhança entre um modelo e um protótipo deve haver somente uma das semelhanças: semelhança geométrica, semelhança cinemática ou semelhança dimensional.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo.

 Assinale a alternativa que indica que a velocidade de um processo é supersónica.

A equação de Bernoulli é provavelmente a equação mais famosa e usada em toda a mecânica dos fluidos. Ela é sempre atraente de ser usada, pois é uma simples equação algébrica que relaciona as variações de pressão com aquelas de velocidade e de elevação em um fluido. Considerando-se o emprego da equação de Bernoulli, informe se as afirmações a seguir são verdadeiras (V) ou falsas (F).
( ) A equação de Bernoulli pode ser usada para explicar a perda de pressão em um escoamento através de um tubo horizontal (elevação constante) com diâmetro constante.
( ) A equação de Bernoulli aborda a conservação da energia mecânica para escoamentos onde a viscosidade do fluido é uma propriedade considerada para avaliação da energia dissipada. ( ) A equação de Bernoulli é adequada para resolver problemas de escoamento de fluido em regime transiente.
( ) Para escoamentos em regime permanente, sem atrito, ao longo de uma linha de corrente e incompressível, a equação de Bernoulli mostra que um aumento da pressão provoca um aumento da velocidade quando não existe variação da energia potencial gravitacional (elevação constante).
( ) A equação de Bernoulli indica que, de modo geral (se o escoamento não possui alguma restrição), se uma partícula aumenta sua elevação ou se move para uma região de maior pressão, ele tende a acelerar.
De acordo com as afirmações, a sequência correta é

Para um escoamento unidimensional permanente e isoentrópico, dependendo do número de Mach Ma e da variação de área de um canal no sentido do escoamento dA, tem-se que a variação da velocidade dV, a variação da pressão dP e a variação da densidade dρ são dadas por:

Um grande recipiente para armazenar água tem um formato cúbico onde cada uma das suas dimensões vale 10m. Qual é o módulo da força resultante (em Mega-newtons) sobre uma das paredes do recipiente quando o nível de agua é igual a 6m? Considere que a densidade da água é igual a 1000,0Kg/m³ .

Um tubo liso horizontal tem 50 metros de comprimento e está conectado a um grande reservatório, como mostra a imagem a seguir. Uma bomba B é ligada ao final do tubo para bombear água do reservatório a uma vazão volumétrica de 0,02 m³/s. Sabe-se que o coeficiente de energia cinética é igual a 1 e a densidade da água é igual 1.000 kg/m³.
Considerando uma perda de carga total igual a 12 metros, que pressão manométrica a bomba deverá produzir para gerar essa vazão?

A água escoa do ponto A para o ponto B da tubulação com seção transversal variável apresentada na figura a seguir. 

            

                                                                           Dimensões em metros. 

Sabe-se que a área da seção transversal da tubulação no ponto A é de 150 cm² e a pressão, nesse mesmo ponto, é de 0,5 kgf/cm² . Além disso, no ponto B, a área da seção transversal é de 50 cm² e a pressão é de 1,7 kgf/cm² .

Desse modo, a vazão no ponto B vale 

O coeficiente de atrito de um escoamento em uma tubulação pode ser determinado a partir do Diagrama de Moody. Nele, o eixo vertical (ou das ordenadas) representa o coeficiente de atrito. Já o eixo horizontal (abscissas), o Número de Reynolds do escoamento no tubo. Como regra genérica, pode-se afirmar que: